有效教學在《電子CAD》課程的實施探究

劉建峰

摘 要：本文主要圍繞如何提高電子專業《電子CAD》課程教學的有效性，以“PCB板設計”教學內容為實例，從課堂教學的精心設計、教學內容的合理組織、課堂評價方案的實施等進行了一系列的探討。

關鍵詞：有效教學；PCB板設計；自主探究；典型學習任務

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2014）04-0101-03

目前，在廣大的中職學校中存在一個非常突出的問題，那就是 “教師教得很辛苦，學生學得很痛苦”。在《電子CAD》這門課程的“PCB板設計”教學過程中，筆者也曾遇到過這樣的問題。如何解決這一問題，倡導有效教學？本文主要就“PCB板設計”中如何實施有效教學進行了較深入的探討。

一、有效教學的背景和內涵

（一）有效教學的背景

有效教學（effective teaching）的理念源于20世紀上半葉西方的教學科學化運動，在美國實用主義哲學和行為主義心理學影響的教學效能核定運動后，引起了世界各國教育學者的關注。20世紀以前在西方教育理論中占主導地位的教學觀是“教學是藝術”。但隨著20世紀以來科學思潮的影響，以及心理學特別是行為科學的發展，人們意識到，教學也是科學。即教學不僅有科學的基礎，而且還可以用科學的方法來研究。于是，人們開始關注教學的哲學、心理學、社會學的理論基礎，以及如何用觀察、實驗等科學的方法來研究教學問題。有效教學就是在這一背景下提出來的。

（二）實施有效教學的內涵

有效教學是指通過一段時間的教學后，教師幫助學生完成了學習任務，獲得了預期的進步和發展，實現了教學目標和發展與全面發展，包括知識、智力、情感、創造力，思維與實踐能力等方面的發展，也就是說，學生有無進步或發展是教學的唯一指標。有效教學實施的核心思想是：一是面向全體學生關注學生的全面發展；二是關注教育教學的實際效益；三是關注可測性或量化；四是啟迪教師實施反思性教學；五是有效教學的中心任務是引導學生運用有效的學習方式，積極參加并努力實現有效的學習過程；六是有效教學也有一套策略與技術。

二、有效教學的設計與實施

下面以《電子CAD》課程中的重要內容“PCB板設計”教學為例，來討論有效教學的設計和實施。

（一）精心設計教學內容和教學模式——是課堂有效的前提

教師備課時要從教學實際出發，根據教材特點、學生實際、學校條件，結合不同的教學目標、內容、對象和條件等，因校制宜、因時制宜，靈活、恰當地借鑒和選用國內外的教學方法，突出重點、攻破難點，并善于探討、實踐、評價、總結、反思，注重學生對知識的探究和建構，有效地將各種方法和模式有機地整合起來。在繼承的基礎上大膽改革，探索和運用新的教學方法與教學模式。因此在PCB板設計這一章節，為了突出以學生發展為本，以能力培養為本的有效教學思想，在教學內容上設計了一些與職業崗位相對應的典型工作任務來搭建教學的平臺。

教學的實施過程采用了以任務為引領、行動為導向的教學方法，讓學生帶著一個個任務通過課堂討論、自主學習、相互合作、實際操作等方式，使學生在完成任務的過程中不知不覺地實現知識的傳遞、遷移和融合。學習方法上主要采用小組協作的形式，學生每4人為一小組，推舉組長一名，同時還運用了競賽式、實踐式、自主探究式等學習方法。

（二）精心組織學習活動的環節——是課堂有效的關鍵

在學生的學習組織過程中，根據PCB板設計的教學目標，將學習內容分為六個任務，在實施每個教學任務中應該進行適當的指導。

任務一 繪制原理圖：要求學生根據下發的任務書繪制原理圖，修改個別元件的管腳封裝，進行工程編譯。此階段任務實施主要是采用討論法、自主學習、相互協作為主來完成，教師特別強調學生須通過查閱庫元件手冊，修改個別元件管腳封裝，以及解決工程編譯過程中發現的錯誤。同時要求學生創建網絡表，起到運用舊知，為導入新課PCB板設計做準備。

任務二 建立與規劃PCB板：教師采用演示法介紹PCB板建立的兩種方法：一是手工建立PCB板，二是通過向導建立PCB板，強調學生注意在手工建立PCB板時要將板層選到禁止布線層，并通過手工繪制邊框。重點介紹通過向導建立PCB板的方法，各界面各參數的含義。各小組在組長的組織下，學生通過體驗式、實踐式學習方法來建立PCB板。教師引導學生根據原理圖元件的多少、大小、電路板的外殼等因素并參考電路板尺寸按國家標準來規劃電路板，并要求學生根據電壓合理選擇導線安全間隔。電路PCB板建立完成后，教師簡單介紹電路板的作用和原理。

任務三 載入元件封裝與網絡：學生自主探究原理圖與PCB板之間的聯系，發現須載入元件封裝與網絡，教師介紹載入元件封裝與網絡的方法，由學生分析載入的信息列表，并總結出只有在列表中出現打“√”符號時，才表示載入的元件封裝與網絡完全正確。有部分小組在載入信息時可能會出現錯誤標記，教師應啟發、引導學生自己尋找解決方法，學生應通過分析討論出錯誤的原因是元件封裝有誤或找不到，應返回原理圖文件中進行修改。

任務四 布局與布線：成功導入元件后，學生會發現所有元件都疊加在一起，教師在這里應強調飛線作用，引導學生思考解決方法。學生通過自主探究、小組討論，弄清楚必須移動元件的位置和改變元件的分布情況。教師在這里應總結的知識點是：（1）元件布局：要求學生根據元件的外形、布線、安裝、焊接和調試要求合理進行布局。同時通過小組競賽、學生帶學生的方法進行整體布局，在學生布局的過程中教師應適當的進行指導，布局完成后，各組派出組員總結布局的規律應該是如何盡量減少交叉線，使整個版面整齊漂亮。然后教師選出布局效果最好的PCB板展示出來進行點評總結。這一環節是重點， 以學生的能力培養為立足點，通過學生自己發現問題，尋找解決問題的方法，增強學生學習的主動性，教學效率可明顯提高。（2）布線規則設置：布局完成后教師通過直觀教學法重點介紹布線規則設置：一是設置導線寬度規則，二是設置布線層面規則，在導線寬度設置中，須進行導線寬度的最大值、最小值、最優值的設置，教師強調電流與導線寬度的設置規律，1A電流需要1mm的導線寬度，所以對于大電流的網絡，還必須單獨設置導線寬度規則，如電源、接地網絡，通過親身體驗、動手實踐讓學生自行設置，啟發學生思維，教師只負責咨詢與答疑。在設置布線層面規則，教師應重點介紹布線板層有單面板、雙面板、多層板與板層的設置規律，以及布線的方向是垂直、水平、還是任意。學生通過小組討論、合作式學習分析本次設計應采用單面板還是雙面板。最后教師作出總結：分析出電路應采用何種板層的原因和各項參數規則的設置方法。布線規則設置是本章難點，讓學生在做中學，學中做，達到了非常理想的教學效果。（3）自動布線：最后教師指導學生進行自動布線，完成PCB板的設計。

任務五 手工修改：（1）手工修改導線，自動布線后，同學們會發現部分導線存在彎曲太多，繞行太遠等缺陷，教師適時引出布線的原則有：安全工作原則、導線精簡原則、電磁抗干擾原則、環境效應原則、組裝方便與規范原則、美觀與經濟原則。然后進行走線合理與不合理的比較，學生進行自主學習和小組討論，每組選出代表分析本小組自動布線中不合理應修改的地方，教師再指出各小組所有不合理的布線，并要求學生進行修改。（2）添加安裝孔，為了方便裝配、焊接和調試，引導學生進行安裝孔的添加。（3）添加覆銅和補淚滴，為了增強電路的抗干擾能力，提高電路板和連接處的強度，教師指導學生進行覆銅和補淚滴。

任務六 規則檢查：PCB板制作完成后，進行最簡單的電氣規則檢查，教師引導學生理解報告中參數的含義，學生自行檢查與修改布線。

在整個教學過程中，教師不只是教給學生知識，更重要是教會學生獲取這些知識的方法，實現了從“教師是演員，學生是觀眾”到“教師是導演，學生是演員”的轉變。

（三）發展性課堂評價——是課堂有效的升華

各小組通過小組內評定，選出PCB板布局最美觀的成果展示出來，并派一名代表闡述在制作過程中遇到了什么問題、如何解決、學到了哪些知識和經驗？然后各小組進行互評，再由教師進行總評，總結出各組的特點，引導學生取長補短借鑒別人的經驗來改進和提高自己的設計，使學生的各種能力在多元評價中得到提高。同時學生的設計會存在各種各樣的問題，教師在評估中還要指出問題的所在及解決的方法。總之評價的過程應該是總結知識、提出問題和學習新知識的過程。而且在檢查評價中，不能單純依靠所完成任務的成果來評價該組的成績，而應從實施的整個任務過程來綜合評價，從他們是否利用了所學知識，是否運用知識解決了實際問題，是否學到了新的知識，在小組中是否進行了良好的合作交流等以發展的眼光來評價他們的整體課程成績。通過評價，我們能及時發現教學上存在的優點與不足；通過評價，我們能進一步完善我們的課堂教學。

三、有效教學的實施效果

首先，在教學過程中，采用了行動導向的教學方法，以典型的工作任務為教學的載體，讓學生在做中學，教師在做中教，大大提高了學生的學習興趣，讓興趣成為了教學的最好老師。

其次，在學的過程中，將傳統的“以教師為中心，學生被動接受”的現象變為了“以學生為中心，學生主動去發現和解決問題”。使學生由被動接受轉變為主動探索，充分發揮了學生的主體作用，更好的培養了學生自主學習和發明創造的能力。

最后，整個教學過程較好的體現了教學過程與生產過程對接的思想，在做的過程中較好的訓練了學生在今后的職業生涯中與他人交流、團結協作的能力，有效地提高了學生的綜合職業素質。

四、結束語

精雕細琢一節優質課不難，堅持上好每一節有質量的課卻是對教師職業道德專業素養的一種考驗。新課程背景下的教師能否具有職業幸福感關鍵還在于教師是否有教育教學的成就感，在于教師是否跟上改革的步伐，真正做到對學生的成長負責。教師要時時刻刻注意給學生提供參與的機會，體現學生的主體地位，充分發揮學生的主觀能動作用，培養學生的自主學習能力，實現積極參與和有效參與的和諧統一，只有這樣才能收到良好的教學效果。

參考文獻：

[1]郭思樂.諦聽教育的春天[M].合肥：安徽教育出版社，2008.

[2]鐘啟泉，崔允漷，張華.為了中華民族的復興，為了每位學生的發展—《基礎教育課程改革綱要（試行）》解讀[M].上海：華東師范大學出版社，2001.

[3]楊旭方.Protel DXP2004 SP2實訓教程[M].北京：電子工業出版社，2010.

責任編輯 賴俊辰